工程材料工藝課改途徑

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1課程特點(diǎn)

《工程材料與材料加工工藝》是機(jī)械類、近機(jī)械類學(xué)生必修的一門專業(yè)技術(shù)基礎(chǔ)課，其主要內(nèi)容包括：工程材料的機(jī)械性能、晶體學(xué)、金屬的凝固與結(jié)晶、熱處理原理及工藝、工程材料的生產(chǎn)工藝及應(yīng)用等。由于該課程擁有龐雜的知識(shí)體系，術(shù)語(yǔ)概念多，微觀原理抽象晦澀，工藝方法實(shí)踐性強(qiáng)，以板書為主，掛圖為輔，黑板上畫相圖，粉筆頭上出概念的教學(xué)模式，難以體現(xiàn)材料微觀的組織結(jié)構(gòu)和制造業(yè)恢弘的生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)。缺乏實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)和對(duì)工藝知識(shí)感性認(rèn)識(shí)的學(xué)生，普遍感到該課程抽象、枯燥、難學(xué)。我們先后制定了科學(xué)、完整的教學(xué)大綱，編寫和修訂了公開出版的教材；制作、更新、補(bǔ)充了大量的幻燈投影片、教學(xué)電視錄像片；建立了教學(xué)輔導(dǎo)網(wǎng)站；在教學(xué)中引入英文教材，全方位采用多媒體開展雙語(yǔ)教學(xué)。即便如此，我們發(fā)現(xiàn)該課程學(xué)習(xí)仍然存在困難。如何用較短的課時(shí)高質(zhì)量地完成該課程的教學(xué)任務(wù)，培養(yǎng)出跨國(guó)的復(fù)合型工程應(yīng)用人才是我們的工作重點(diǎn)。

2課程改革

由于課程內(nèi)容涉及面廣，結(jié)合學(xué)生在金工實(shí)訓(xùn)時(shí)已經(jīng)初步了解了該課程的基礎(chǔ)內(nèi)容的現(xiàn)狀，我們?cè)诮虒W(xué)中優(yōu)化課程內(nèi)容體系，改進(jìn)教學(xué)方法和手段。用較短的課時(shí)高質(zhì)量地完成該課程的教學(xué)任務(wù)。

2.1優(yōu)化授課內(nèi)容

本著培養(yǎng)學(xué)生的自學(xué)能力、工程意識(shí)和金工技能的原則，本課程的任務(wù)是：使學(xué)生獲得有關(guān)工程材料的基本理論和基本知識(shí)；掌握常用工程材料的化學(xué)成份—組織狀態(tài)—力學(xué)性能—工程應(yīng)用之間關(guān)系的一般規(guī)律；熟悉常用工程材料的生產(chǎn)工藝過程；具有根據(jù)機(jī)械零件的服役條件和失效形式，合理選用工程材料的初步能力。其基本教學(xué)要求是：重點(diǎn)闡述工程材料的性能與其組織結(jié)構(gòu)之間的聯(lián)系；說明如何通過工藝手段改變材料的組織結(jié)構(gòu)，以達(dá)到提高材料性能的目的；介紹常用工程材料及其應(yīng)用等基本知識(shí)；為工程結(jié)構(gòu)和機(jī)械零件的設(shè)計(jì)和制造提供合理選用材料的方法。結(jié)合教學(xué)大綱，整合資源，優(yōu)化授課內(nèi)容。課堂上重點(diǎn)講授金屬材料和目前制造業(yè)中最主要的成型方法，課后自學(xué)非金屬材料，金工實(shí)訓(xùn)鑄鍛焊和車鉗銑刨磨等傳統(tǒng)的冷熱加工技術(shù)及數(shù)控中心等先進(jìn)加工技術(shù)。用“材料加工熔一爐，組織成分相圖書，機(jī)械性能試驗(yàn)測(cè)，改性成型工藝籌”四句話囊括了自編教材九章三十二節(jié)的主要內(nèi)容。其中，金屬材料部分圍繞著“一條主線、二張圖、三種材料、四把火”進(jìn)行展開。理論知識(shí)的講授堅(jiān)持“淺、寬、通”的原則，不進(jìn)行數(shù)學(xué)公式推導(dǎo)，重點(diǎn)放在講清物理意義及其本質(zhì)上。工藝部分重點(diǎn)講清鑄、鍛、焊中最典型的成形工藝，如金屬液態(tài)成形部分重點(diǎn)介紹目前應(yīng)用最多的砂型鑄造，焊接部分重點(diǎn)介紹電弧焊。強(qiáng)調(diào)“少、精、寬、新”，做到重點(diǎn)解剖一個(gè)“麻雀”、觸類旁通。編寫的教材介紹了很多新工藝新技術(shù)，學(xué)生可以利用課外時(shí)間自學(xué)了解。機(jī)械零件材料及成型方法選用部分則采用案例教學(xué)法，學(xué)以致用，培養(yǎng)了學(xué)生的工程技術(shù)應(yīng)用能力。通過以上教學(xué)內(nèi)容的組織和安排，使學(xué)生對(duì)該課程有一個(gè)全面、系統(tǒng)的了解，既見樹木，又見森林。與此同時(shí)，又能對(duì)材料加工領(lǐng)域的發(fā)展有個(gè)清晰的了解，培養(yǎng)學(xué)生的專業(yè)興趣。

2.2改進(jìn)授課方式

針對(duì)該課程內(nèi)容、圖表、概念、難點(diǎn)多的特點(diǎn)，將每章節(jié)的講課提綱、教學(xué)目的和要求、重點(diǎn)、難點(diǎn)、學(xué)習(xí)方法、結(jié)論和小結(jié)，文字和重要的圖表制成幻燈片，有效運(yùn)用多媒體技術(shù)，加大了課堂的信息量。學(xué)生對(duì)每堂課要達(dá)到的目的更加明確，對(duì)每章節(jié)的內(nèi)容有了全面系統(tǒng)的了解。調(diào)動(dòng)了學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，較大地提高了課時(shí)利用率和課堂效果。

（1）動(dòng)畫模擬微觀過程

CAI軟件內(nèi)容生動(dòng)形象，圖文并茂，信息量大，可清楚地描述材料成型的微觀、動(dòng)態(tài)的變化過程與狀態(tài)；如對(duì)晶體結(jié)構(gòu)和缺陷等，采用三維立體圖形，讓學(xué)生觀察其形體特征，內(nèi)部結(jié)構(gòu)等，即清晰，又動(dòng)感；如對(duì)位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)，結(jié)晶和重結(jié)晶過程，冷卻曲線的形成，合金相圖的建立，共析碳鋼的奧氏體化以及沖壓中的沖裁、拉深和彎曲等工藝，采用二維或三維動(dòng)畫模擬將微觀過程可視化，加上教師精講點(diǎn)撥，形象生動(dòng)、直觀、感染力很強(qiáng)，變單純的聽覺語(yǔ)言為視聽同步的動(dòng)畫模擬演示，可化解難點(diǎn)，大大降低了學(xué)生學(xué)習(xí)的難度，提高了教學(xué)效率和教學(xué)效果。

（2）視頻演示工藝生產(chǎn)

將錄像片應(yīng)用于緒論、鑄、鍛、焊等成形工藝與設(shè)備的講解中，彌補(bǔ)了學(xué)生工藝和專業(yè)知識(shí)的不足，增強(qiáng)了學(xué)生的感性認(rèn)識(shí)。錄像片中先進(jìn)的材料成形工藝與方法，比較系統(tǒng)、全面、真實(shí)地反映了相關(guān)的新工藝、新技術(shù)、新發(fā)展，拓寬了學(xué)生的知識(shí)面，使課程的教學(xué)內(nèi)容具體化、形象化，使概念和規(guī)律簡(jiǎn)單化，易于學(xué)生的理解和掌握。極大地調(diào)動(dòng)了學(xué)生的積極性，激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣性[2]。

（3）討論式教學(xué)

專業(yè)課的教學(xué)如果學(xué)生只做聽眾，容易造成枯燥無味的感覺，尤其是對(duì)《工程材料與材料加工工藝》這種工藝性很強(qiáng)的課程，課堂上盡量多地采用案例教學(xué)的方法，就某種工藝方案的多種可能展開討論，這樣既有利于發(fā)揮教師的專業(yè)特長(zhǎng)，把所講的那部分內(nèi)容講深、講透、講生動(dòng)；又為學(xué)生提供了一個(gè)較大的選擇空間，體現(xiàn)了“教”與“學(xué)”雙向的靈活性和主動(dòng)性，使教學(xué)投資收益比最大化。

2.3開設(shè)綜合性實(shí)驗(yàn)

配合理論教學(xué)，增強(qiáng)實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)，在傳統(tǒng)的驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)上增設(shè)綜合性設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)。組織學(xué)生設(shè)計(jì)試驗(yàn)，提高學(xué)生動(dòng)手能力；增強(qiáng)結(jié)合工程實(shí)際的綜合性設(shè)計(jì)訓(xùn)練環(huán)節(jié)，開展大學(xué)生創(chuàng)新大賽等活動(dòng)，讓學(xué)生在實(shí)驗(yàn)中進(jìn)行學(xué)習(xí)并獲得做的經(jīng)驗(yàn)，培養(yǎng)學(xué)生工程技術(shù)應(yīng)用能力。

2.4建設(shè)課程網(wǎng)站和試題庫(kù)

建立了教學(xué)和輔導(dǎo)網(wǎng)站，介紹材料及其成型方法的發(fā)展前沿，錄入教學(xué)大綱、備課教案、課件和教學(xué)錄像，設(shè)立師生互動(dòng)平臺(tái)，及時(shí)解答學(xué)生所提出的問題，增設(shè)試題庫(kù)方便學(xué)生復(fù)習(xí)和自測(cè)。

3結(jié)語(yǔ)

總之，教學(xué)過程是一個(gè)比較復(fù)雜的過程，教學(xué)方法需要根據(jù)課程的特點(diǎn)來設(shè)計(jì)。上述教學(xué)改革是教研室課題組全體成員智慧的結(jié)晶，受到了學(xué)生的普遍歡迎，學(xué)生學(xué)習(xí)這門課程的積極性和自學(xué)能力都有提高，同時(shí)也增強(qiáng)了他們解決實(shí)際問題的能力。我們的教學(xué)改革還是初步的，有待進(jìn)一步深人發(fā)展，在教學(xué)內(nèi)容，教學(xué)形式等方面仍存在許多不足．只有不斷改革，完善和提高，才能適應(yīng)現(xiàn)代教學(xué)發(fā)展的需要。